[发明专利]一种掺杂Ca、Ho的镁合金的制备方法

摘要

本发明涉及一种掺杂Ca、Ho的镁合金的制备方法，是以镁、铝为原料，添加镁-钙中间合金、镁-钬中间合金，在真空熔炼炉熔炼，在氩气保护下浇铸成锭，经切制、低温回火，制成掺杂钙、钬的镁合金锭，此制备方法工艺先进、配比合理、数据翔实精确，不污染环境，安全稳定可靠，制备的掺杂Ca、Ho的镁合金金相组织致密，在室温25℃下的抗拉强度达到278MPa、屈服强度达到167MPa、伸长率为5.50%，是十分理想的制备掺杂钙、钬的镁合金的制备方法。

主权项

1.一种掺杂Ca、Ho的镁合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁、铝、镁-钙中间合金、镁-钬中间合金、无水乙醇、氩气、细砂、砂纸、脱脂棉、凡士林，其组合准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³为计量单位镁块:Mg1560g±2g 块体尺寸≤30×60mm铝块:Al 120g±0.5g块体尺寸≤30×60mm镁-钙中间合金：Mg₈Ca₅ 200g±0.5g块体尺寸≤30×60mm镁-钬中间合金：Mg₆₀Ho₂120g±0.5g块体尺寸≤30×60mm无水乙醇：CH₃CH₂OH 200mL±5mL 氩气：Ar100000cm³±100cm³细砂：5000g±100g砂纸：400粒 200×0.5×100mm1张脱脂棉：500g±10g 凡士林：500g±10g 制备方法如下：(1)、精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：镁： 固态块状 99.99 %铝： 固态块状 99.99 %镁-钙中间合金：固态块状 99.98 %镁-钬中间合金：固态块状 99.98 %无水乙醇：液态液体 99.99%氩气：气态气体 99.5%细砂：固态砂粒砂纸：固态纸状脱脂棉：固态絮状凡士林：液态粘稠状(2)、预制开合式模具对浇铸使用的模具要进行预制，模具结构为开合式，模体材料为不锈钢，外形尺寸为500 mm ×400 mm ×200 mm，型腔形状为圆筒形；(3)、制备掺杂钙、钬的镁合金锭掺杂钙、钬的镁合金的制备是在真空熔炼炉内进行的，是在加热、真空、氩气保护、添加钙、钬中间合金、外水循环冷却下完成的；清理真空熔炼炉，用吸尘器抽吸炉腔内灰尘及有害物，用脱脂棉蘸取无水乙醇擦拭炉口、炉盖及密封圈，擦拭后涂抹凡士林，并密封；用金属刷、金属铲清除坩埚内残留物质，并用脱脂棉蘸取无水乙醇擦拭清洁；预热坩埚、不锈钢模具，在加热炉内预热，预热温度300℃；称取镁块1560g±2g、铝块120g±0.5g放入熔炼坩埚中，熔炼坩埚底部设置磁子搅拌器；称取镁-钙中间合金块200g±0.5g，镁-钬中间合金块120g±0.5g，置于熔炼炉上部的加料仓中；放置不锈钢模具并调整模具位置，使坩埚浇注口对准模具浇注口；密闭熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内真空度压强达10^-3Pa；开启氩气瓶，向熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强达10²时，停止输入氩气，并恒定炉内压强；开启熔炼坩埚电源，开始熔炼，坩埚以10℃/min的速度升温，加热温度达到720℃±5℃并恒定，使镁块、铝块融化成熔液，磁子搅拌器搅拌；开启加料仓，向炉内镁铝熔液中加入镁-钙中间合金块、镁-钬中间合金块，继续在720℃±5℃下磁搅拌3min；在720℃±5℃下精炼10min±1min；在镁铝精炼、添加中间合金的过程中将进行合金化反应，反应式如下：Mg+Al+Mg₈Ca₅+Mg₆₀Ho₂Al₂Ca+Al₂Ho+Mg₁₇Al₁₂式中：Al₂Ca：铝钙化合物Al₂Ho：铝钬化合物Mg₁₇Al₁₂：镁铝化合物调整加热温度，使温度降至680℃±5℃，然后倾斜熔炼坩埚，对准不锈钢模具浇口进行浇铸，成掺杂Ca、Ho的镁合金锭；关闭熔炼坩埚加热器，停止加热，使炉内温度自然冷却降至150℃；打开炉盖，取出开合式模具，使其继续自然冷却至100℃；开模，取出铸锭，并将铸锭埋入细砂中，自然冷却到25℃，冷却后即为掺杂Ca、Ho的镁合金铸锭；(4)、清理铸锭将冷却后的铸锭用砂纸打磨表面，使表面洁净；(5)、切制铸锭将铸锭用机械切制成圆柱形块状，即掺杂Ca、Ho的镁合金锭；(6)、低温回火对制备的掺杂Ca、Ho的镁合金锭置于回火炉中，进行低温回火，回火温度120℃±5℃，回火时间120min，回火后冷却至25℃；(7)、检测、分析、表征对制备的掺杂Ca、Ho的镁合金锭的形貌、色泽、成分、金相组织、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；用金相显微镜进行显微组织观察；用场发射扫描电镜进行物相形貌分析；用WE230 型万能材料试验机进行力学性能分析；结论：掺杂Ca、Ho的镁合金锭为银白色圆柱形块状，金相组织致密，在室温25℃下抗拉强度达到278MPa，屈服强度达到167 MPa，伸长率为5.5%；(8)、铸锭储存对制备的掺杂Ca、Ho的镁合金锭用软质材料包装，置于阴凉洁净环境，要防水、防潮、防氧化、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。